JP2024019683A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射部材によって反射された加熱源の輻射熱により、定着部材の幅方向端部周辺に設けられた部材が過剰に加熱されることを防止し、周辺部材の劣化を防止して長寿命化を図る。
【解決手段】本実施形態では、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの封止部５５（封止部５５の幅方向内側端部５５ｉｎ）が、反射部材２６の幅方向外側端部２６ｏｕｔよりも外側に設けられる。これにより、反射部材２６によって反射された熱が封止部５５に到達しにくくなる。また、ベルト保持部材４０の幅方向内側端部４０ｉｎは、反射部材２６の幅方向外側端部２６ｏｕｔよりも外側に設けられる。これにより、ベルト保持部材４０（あるいは、これに対向して設けられる固定遮蔽部材２８）に反射部材２６による反射熱が到達しにくくなる。
【選択図】図７

Description

本発明は、定着装置、及びこれを備える画像形成装置に関する。

電子写真式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に搭載される定着装置として、定着ローラに代えて無端状の定着ベルトを用いたベルト式定着装置が実用化されている。ベルト式定着装置においては、定着ベルトをハロゲンヒータ等の加熱源によって加熱し、所定の温度に達した定着ベルトに用紙を接触させることで、用紙上のトナーが溶融して画像が定着される。

ところで、上記の様な定着装置においては、定着部材やその周辺部材の過剰な温度上昇が問題となる場合があり、例えば、非通紙領域における定着部材の過剰な温度上昇が挙げられる。つまり、定着装置に通紙される用紙のサイズは様々であるため、用紙サイズと定着部材の加熱範囲が必ずしも一致するわけではない。そして、定着装置に通紙される用紙サイズが加熱源による加熱範囲よりも小さい場合、通紙領域では用紙や用紙上のトナーを定着させるために熱が消費されるが、非通紙領域では、定着部材から熱が奪われないため、主に定着部材の幅方向端部における非通紙領域で定着部材が過剰に温度上昇する。

上記の課題に対して、特許文献１～３では、ニップ部を形成するニップ形成部材又はその一部に高熱伝導部材を用いることで、温度上昇しやすい非通紙領域の熱を拡散させて過剰な温度上昇を抑制する手段が提案されている。

ところで、定着装置には、加熱源からの輻射熱を定着部材に反射する反射部材を設け、加熱源による発熱の無駄を減らして効率よく定着部材を加熱する構成のものが存在する。

そして、加熱源からの輻射熱、あるいは、反射部材からの反射熱により、定着装置内の部材が熱的影響を受けるという課題があった。

上記課題を解決するため、本発明は、回転可能な定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱源と、前記定着部材の幅方向端部側から中央側にわたって設けられ、前記加熱源からの輻射熱を前記定着部材に向けて反射する反射部材と、 前記定着部材の幅方向両側をそれぞれ支持する側板とを有する定着装置であって、前記加熱源は、管状部材と、前記管状部材の内部に設けられた発熱体とを有し、前記管状部材は、前記管状部材の径が絞られた封止部を有し、前記定着部材の幅方向中央側を幅方向内側とし、幅方向端部側を幅方向外側とし、前記加熱源はさらに、前記管状部材の幅方向端部側の外表面をその外側から保持する保持部を幅方向両側にそれぞれ有し、前記封止部は、前記管状部材の幅方向両端部側であって、前記管状部材の前記保持部に保持される部分よりも幅方向内側に設けられ、一方の前記側板は、幅方向一方側の前記保持部を保持する規制部材を有し、他方の前記側板は幅方向他方側の前記保持部を保持する第一の保持部材を有し、前記規制部材および前記第一の保持部材は、前記側板に取り付けられる固定部を有し、前記規制部材は、前記固定部よりも幅方向外側に設けられた規制部を有し、前記規制部材に保持される前記保持部は、部分的に前記加熱源の径方向に突出して設けられ、前記規制部に前記加熱源の幅方向外側から当接する当接部を有し、前記第一の保持部材に保持される前記保持部は前記当接部を有さないことを特徴とするものである。

本発明によれば、定着装置内の部材の熱膨張による影響を抑制できる。

本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の概略図である。 本発明の実施の一形態に係る定着装置の断面図である。 前記定着装置の主要部の概略構成を示す斜視図である。 前記定着装置のベルト保持部材が配置された一端部側の構成を示す斜視図である。 前記ベルト保持部材の斜視図である。 ハロゲンヒータの構成を示す図である。 定着装置の幅方向端部における各部材の配置を示す概略図である。 ハロゲンヒータの幅方向端部一方側の構成を示す概略図である。 ハロゲンヒータの異なる構成を示す図である。 異なる実施形態の定着装置を示す断面図である。 異なる実施形態の定着装置を示す断面図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。
図１に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配置されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ－θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射する。

また、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配置されている。転写装置３は、中間転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６と、駆動ローラ３２と、従動ローラ３３と、ベルトクリーニング装置３５とを備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、駆動ローラ３２および従動ローラ３３によって張架されている。ここでは、駆動ローラ３２を回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）する。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加される。

二次転写ローラ３６は、駆動ローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、上記一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加される。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配置されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５で回収された廃トナーは、廃トナー移送ホースを介して廃トナー収容器に収容される。

画像形成装置本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には、補給用のトナーを収容する４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと上記各現像装置７との間に設けた補給路を介して、各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７にトナーが補給される。

一方、画像形成装置本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けられている。なお、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

画像形成装置本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配置されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、搬送タイミングを計って用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送するタイミングローラとしての一対のレジストローラ１２が配置されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配置されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、装置本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。
作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、駆動ローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。また、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加されることによって、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。そして、各感光体５の表面が除電装置によって除電され、表面電位が初期化される。

プリンタの下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によって搬送が一旦停止される。

その後、所定のタイミングでレジストローラ１２の回転駆動を開始し、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達するタイミングに合わせて、用紙Ｐを二次転写ニップへ搬送する。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。そして、この転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、廃トナー収容器へと搬送される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

図２は、本実施形態に係る定着装置の断面図である。
図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面に対向する対向部材としての加圧ローラ２２と、定着ベルト２１を加熱する加熱源としての２本のハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂと、定着ベルト２１の内周側に配置されたニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５と、各ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂから放射される熱（輻射熱）又は光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６と、主に一方のハロゲンヒータ２３ｂから放射される熱（輻射熱）又は光を遮蔽する可動遮蔽部材２７と、両方のハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂから放射される熱（輻射熱）又は光を遮蔽する端部遮蔽部材としての固定遮蔽部材２８と、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２９等を備える。

上記定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で形成される。詳しくは、定着ベルト２１は、ニッケルもしくはＳＵＳ等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性の向上を達成できるが、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラを生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。

本実施形態では、定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１を薄くかつ小径化している。具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０～５０μｍ、１００～３００μｍ、１０～５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。また、定着ベルト２１の直径は、２０～４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。

加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴムといったゴム材料等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃとによって構成されている。加圧ローラ２２は、加圧機構によって定着ベルト２１側へ加圧され、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。

また、加圧ローラ２２は、装置本体に設けられたモータ等の駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転すると、その駆動力が定着ニップＮで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転する。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配置してもよい。また、弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高く、定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

各ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂは、定着ベルト２１の内周側に配置され、ニップ部Ｎ以外の箇所で定着ベルト２１を直接加熱する。本実施形態では、各ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂが、定着ベルト２１内の用紙搬送方向上流側の領域において定着ベルト２１と直接対向しており、この上流側の領域において定着ベルト２１は直接加熱される。

また、各ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂは、装置本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱する。その出力制御は、温度センサ２９による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１は所望の温度（定着温度）に維持される。なお、定着ベルト２１の温度を検知する温度センサの代わりに、加圧ローラ２２の温度を検知する温度センサを設け、その温度センサで検知した温度により、定着ベルト２１の温度を予測するようにしてもよい。

用紙Ｐ上に担持された未定着画像Ｔを定着する際は、まず、加圧ローラ２２の回転駆動を開始して定着ベルト２１を従動回転させ、ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂの一方又は両方を発熱させて定着ベルト２１を加熱する。そして、定着ベルト２１の温度が所望の温度にまで上昇した状態で、ニップ部Ｎに用紙Ｐを通過させることにより、用紙Ｐ上の未定着画像Ｔ（トナー）が加熱されると共に加圧されて定着される。

ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の内側でかつ定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２と対向する位置に配置されており、ステー２５によって支持されている。これにより、加圧ローラ２２による加圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを防止し、定着ベルト２１と加圧ローラ２２の対向領域の軸方向全体で均一なニップ幅を形成することができる。

ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレス等の鋼材をはじめとする金属材料で形成されるが、撓み防止に十分な効果があれば樹脂材料でステー２５を形成してもよい。

ニップ形成部材２４は、耐熱性に富む樹脂材料、例えばポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等で形成されている

また、ニップ形成部材２４のニップ部Ｎ側の面には、低摩擦シート２４３が取り付けられている。定着ベルト２１が回転すると、この低摩擦シート２４３に対して定着ベルト２１の内周面が摺動することで、定着ベルト２１に作用する摩擦抵抗の低減が図られる。なお、低摩擦シート２４３を省略することも可能である。

反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂとの間に配置され、ステー２５に固定支持されている。この反射部材２６によって、ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂからの熱を定着ベルト２１へ反射することで、熱がステー２５等に伝達されるのを抑制し、定着ベルト２１を効率良く加熱できるようにして省エネルギー化を図っている。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が用いられる。特に、アルミニウム製の基材に輻射率の低い（反射率の高い）銀を蒸着したものを用いた場合、定着ベルト２１の加熱効率を向上させることが可能である。

可動遮蔽部材２７は、例えば、厚さ０．１ｍｍ～１．０ｍｍの金属板を、定着ベルト２１の内周面に沿った円弧状の断面形状に形成して構成されている。また、可動遮蔽部材２７は、定着ベルト２１とハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂとの間を周方向に移動可能に構成されている。一方、固定遮蔽部材２８は、ステー２５に固定されている。固定遮蔽部材２８は、定着ベルト２１の両端部側にそれぞれ配置され、各ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂの定着ベルト２１側を覆っている。可動遮蔽部材２７と固定遮蔽部材２８はいずれも耐熱性を要するため、これらの素材には、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料、又はセラミックを用いることが好ましい。

図３は、本実施形態に係る定着装置の主要部の概略構成を示す斜視図である。
図３に示すように、定着ベルト２１の両端部の内周側には、保持部材としてのベルト保持部材４０が挿入されている。定着ベルト２１は、その両端部側でベルト保持部材４０によって回転可能に支持されており、基本的にベルト保持部材４０以外に定着ベルト２１を支持する部材は存在しない。つまり、定着ベルト２１は、ローラ等に架け渡されていない無張架の状態にある。ベルト保持部材４０は、ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂ及びステー２５と共に、定着ベルト２１の軸方向両側に設けられた一対の側板に固定支持されている。

図４は、定着装置のベルト保持部材が配置された一端部側の構成を示す斜視図、図５は、ベルト保持部材の斜視図である。
図４及び図５に示すように、ベルト保持部材４０は、定着ベルト２１を回転可能に保持する保持部４０１と、定着ベルト２１の軸方向の寄りを規制する規制部４０２と、定着装置の側板３９にネジなどの締結具で固定される固定部４０３とを有する。保持部４０１は、周方向の一部に開口部４０４を有する部分円筒状に形成されている。この保持部４０１が定着ベルト２１の端部内に挿入されることで、定着ベルト２１が保持部４０１によって回転可能に保持される。

各部材を組み付けた状態では、保持部４０１の開口部４０４にはニップ形成部材２４の端部が配置される。また、保持部４０１の内周側には、固定遮蔽部材２８が配置される。これにより、ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂからの熱によってベルト保持部材４０が過剰に温度上昇するのが抑制され、熱による変形や破損が防止される。

規制部４０２は、少なくとも定着ベルト２１の外径よりも大きく形成されている。図５に示すように、定着ベルト２１は、その端部が規制部４０２に対向した状態で配置される。そして、駆動中に定着ベルト２１に軸方向への寄り移動が生じた場合は、定着ベルト２１の端部が規制部４０２に当接することでその寄り移動が規制される。

図６に示すように、２本のハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂは、互いに発熱領域が異なるヒータで構成されている。一方のハロゲンヒータ２３ａは、定着ベルトの幅方向中央側に発熱部（発光部）ｈ１を有する第１加熱源としての中央ヒータであり、他方のハロゲンヒータ２３ｂは、定着ベルトの幅方向両端部側に発熱部（発光部）ｈ２を有する第２加熱源としての端部ヒータである。また、端部ヒータ２３ｂの各発熱部ｈ２における内側端部（定着ベルト２１の幅方向中央側の端部）は、中央ヒータ２３ａの発熱部ｈ１の両端部に対応する位置に配置されている。以下の説明では、定着ベルト２１の幅方向中央側を幅方向内側とし、幅方向端部側を幅方向外側とする。

中央ヒータ２３ａ及び端部ヒータ２３ｂはハロゲンヒータであり、円筒状の管状部材としてのガラス管５０と、ガラス管５０内に挿入された発熱体としてのフィラメント５１を有する。このフィラメント５１が長手方向に渡って連続して密に巻かれた密巻部により各発熱部ｈ１，ｈ２が構成される。

ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの発熱部ｈ１、ｈ２以外の部分の主たる発熱部分ではない周辺部ｈ０においては、フィラメント５１が略直線状に形成されている。この周辺部ｈ０にも、「捨て巻」と呼ばれるフィラメント５１が部分的に密に巻かれた密巻部５３が存在し、環状のサポータ５２によって保持されている。密巻部５３がサポータ５２によって保持されることで、フィラメント５１がその全体の形状を維持することができる。周辺部ｈ０では、密巻部５３および直線状に形成されたフィラメント５１からわずかな発熱がある。またサポータ５２は、タングステン等で構成され、発熱部ｈ１，ｈ２にも配置されている。

ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの各ガラス管５０は、その幅方向両端に封止部５５を有する。封止部５５は、ガラス管５０の径が幅方向外側へ向かうに従って細く絞られて小さくなっていき、ガラス管５０の幅方向端部においてその内部を封止する部分である（ただし、リード線に接続される端部までを含めて封止部としてもよい）。封止部５５は、その径が小さいため、ガラス管５０のその他の部分に比べて強度的に弱く、熱劣化の影響等により破損しやすい。

以上の定着装置においては、定着装置に通紙される用紙の幅サイズに応じて加熱範囲が変更される。つまり、定着装置に通紙される用紙の幅サイズが小さい場合には、中央ヒータ２３ａの発熱部ｈ１のみが発熱し、通紙される用紙の幅サイズが大きい場合には、これに加えて端部ヒータ２３ｂの発熱部ｈ２が発熱する。

しかし、定着装置に通紙される用紙の幅サイズは様々であるため、上記の発熱部ｈ２の発熱の有無のみでは多様な用紙の幅サイズに対応することはできず、定着ベルトの加熱範囲と用紙幅が一致しないことがある。そして、定着装置に通紙される用紙サイズがハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂによる加熱範囲よりも小さい場合、主に定着ベルト２１の幅方向端部が非通紙領域となる。この非通紙領域では、定着ベルト２１から熱が奪われないため、定着ベルト２１の幅方向端部における非通紙領域やその周辺部材において、特に温度が上昇しやすくなっている。

さらに、上記のハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂからの輻射熱に加えて、本実施形態の定着装置には、定着ベルト２１を効率よく加熱するために反射部材２６が設けられている。反射部材２６が設けられることにより、定着ベルト２１やその周辺部材は、反射部材２６による反射熱を受けることによってもその温度が上昇する。

以上のハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂからの輻射熱と反射部材２６の反射熱によって、特に定着ベルト２１の幅方向端部において、定着ベルト２１の周辺に設けられた各部材が過剰に温度上昇し、経時的に部材の熱劣化や破損を生じる虞があり、その対策が必要である。

さらに、本実施形態の反射部材２６は、中央ヒータ２３ａ及び端部ヒータ２３ｂの側へ折り曲げて設けられており、反射部材２６は、これらのヒータを定着ベルト２１の周方向に覆う様に設けられる（図２参照）。これにより、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの発熱部ｈ１、ｈ２からの輻射熱を狭い範囲に集約させ、効率よく定着ベルト２１の側へ反射させることができる。しかし一方で、反射部材２６の各面が屈曲していることで、反射部材２６に到達した熱が屈曲面に反射して乱反射する。そして、この乱反射した反射熱により、発熱部ｈ１、ｈ２の加熱領域を超えて各部材が熱せられたり、過剰に加熱されたりする場合があり、上記の問題が特に発生しやすい。

本実施形態の定着装置においては、反射部材と周辺部材を適当な位置関係で配置することにより、反射部材の反射熱から周辺部材を保護し、上記の問題を解決することができる。以下の図７で、反射部材と定着ベルト周辺に設けられた各部材の配置について説明する。図７は、各部材を簡略化して示し、各部材の幅方向の位置関係を示した概略図である。また、ハロゲンヒータの幅方向位置を規制する構造については、後述する図８で説明する。

図７に示すように、定着ベルト２１の幅方向外側端部には、ベルト保持部材４０や固定遮蔽部材２８等の各部材が配置される。反射部材２６は、中央ヒータ２３ａ及び端部ヒータ２３ｂの輻射熱を反射して定着ベルト２１を効率よく加熱するために、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂに対向して、定着ベルト２１の幅方向端部側から中央側にわたって設けられている。

ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの封止部５５よりも幅方向外側には、二つのハロゲンヒータの両端を保持するコネクタ部５６が設けられる。コネクタ部５６にはリード線５７が接続されており、リード線５７がコネクタ部５６よりも幅方向の外側に向かって延在している。コネクタ部５６の径は、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂよりも大きく設けられ、二つのハロゲンヒータをその内側に保持している。

本実施形態では、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの封止部５５（封止部５５の幅方向内側端部５５ｉｎ）が、反射部材２６の幅方向外側端部２６ｏｕｔよりも幅方向外側に設けられる。これにより、反射部材２６によって反射された熱が封止部５５に到達しにくくなる。前述の様に、封止部５５はガラス管の中で特に強度が弱い部分であるため、反射熱により繰り返し高温状態になると、経時的に破損する虞がある。しかし、本実施形態の構成によって封止部５５が高温状態になることを回避して封止部５５を熱劣化から保護し、封止部５５におけるガラス管の亀裂等の破損を防止することができる。

また、ベルト保持部材４０の幅方向内側端部４０ｉｎは、反射部材２６の幅方向外側端部２６ｏｕｔよりも外側に設けられる。これにより、ベルト保持部材４０（あるいは、これに対向して設けられる固定遮蔽部材２８）に反射部材２６による反射熱が到達しにくくなる。

従来の定着装置では、上記の反射熱の影響を考慮した場合、ベルト保持部材４０には耐熱性の材料（例えば金属材料）を用いる必要がある。しかし、本実施形態では、上記の様にベルト保持部材４０（あるいは、それを保護する固定遮蔽部材２８）が反射熱を受けにくくすることにより、ベルト保持部材４０として樹脂材料（特に耐熱性の低い樹脂材料）を選択することができる。これにより、部材の選択の幅が広がり、コストダウンを図ることが可能になる。また、ベルト保持部材４０に金属材料等の剛性の高い部材を用いた場合、定着ベルトの摩耗等が課題となるが、ベルト保持部材４０に樹脂材料を用いることで定着ベルトの摩耗も防止できる。

図８は、定着装置の幅方向一方側において、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの幅方向の移動を規制する規制部材５８を示した図である。

規制部材５８は、側板３９の一方側の面で、固定部４０３（図４参照）が配置される側とは反対側の面に固定部５８１を有し、固定部５８１はネジなどの締結具５９で側板３９に固定されている。また規制部材５８は、固定部５８１よりも幅方向外側に貫通孔５８ａを備えた規制部５８２を有する。

規制部材５８の貫通孔５８ａにコネクタ部５６が挿入されている。コネクタ部５６は、規制部５８２よりも幅方向外側に、ハロゲンヒータ等の径方向へ突出したリブ５６ａを有する。リブ５６ａは、貫通孔５８ａの大きさを超えて径方向に突出して設けられており、コネクタ部５６の規制部材５８に対する他方側（図の右側）への相対移動により、規制部５８２に当接する。よって、コネクタ部５６は、リブ５６ａが規制部材５８に当接する位置で幅方向の他方側への移動が規制されており、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの規制部材５８や側板３９に対する幅方向位置が規制されている。

また、図８で示した側とは反対側（他方側）の幅方向外側においても、コネクタ部５６が規制部材５８により保持される。ただし、他方側のコネクタ部５６はリブ５６ａを有しておらず、その幅方向位置が規制されているわけではない。ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの幅方向位置をその両側で規制してしまうと、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの発熱等によってコネクタ部５６やハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂが熱膨張した場合に、その膨張分を逃がすことができず、部品の破損の虞がある。しかし、本実施形態では、幅方向の一方側にのみリブ５６ａを設けて幅方向位置を規制することで、コネクタ部５６やハロゲンヒータ２３ａ、２３が熱膨張した場合でも、その膨張分を他方側へ延出させることができ、部材の破損を防止できる。また、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの一方側の幅方向位置を規制し、熱膨張による延出方向を他方側に限定することで、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂの一方側から見た各部材との位置関係が、部材の熱膨張によってずれにくくなり、前述の図７で示した封止部５５やベルト保持部材４０と反射部材２６との位置関係を保つことができる。

上記の実施形態と異なるハロゲンヒータとして、図９に示すハロゲンヒータを中央ヒータ２３ａとして用いることができる。図９に示す中央ヒータ２３ａでは、中央に設けられる発熱部ｈ１の構成は上記の実施形態と同様であるが、発熱部ｈ１の両側に設けられた周辺部ｈ０が、芯部材としての短絡用芯棒５４にフィラメント５１が巻き付けられた構成をしている。短絡用芯棒５４は、モリブデン等の電気抵抗の小さい部材によって形成され、フィラメント５１よりも電気抵抗が小さい。幅方向に設けられた棒状部材である短絡用芯棒５４にフィラメント５１を巻き付けることにより、ガラス管５０内でフィラメント５１の形状を維持することができる。

この中央ヒータ２３ａでは、周辺部ｈ０に短絡用芯棒５４を設けることで、図９に示した周辺部ｈ０に密巻部５３を設ける構成の中央ヒータ２３ａと比較して、周辺部ｈ０全体としての電気抵抗が小さくなり、周辺部ｈ０における発熱を抑制することができる。これにより、前述の定着ベルトの幅方向端部における定着ベルトや周辺部材の温度上昇を抑制することができ、前述の図７で示した反射部材２６の配置と併用することで、より確実にガラス管５０の封止部５５やベルト保持部材４０の過剰な温度上昇を防止することができる。

本実施形態では、ハロゲンヒータは２本設けられているが、図１０に示す様なハロゲンヒータ２３が一本の定着装置であってもよいし、プリンタで使用する用紙のサイズ等に応じて、図１１で示すようなハロゲンヒータが３本、あるいはそれ以上設けられた定着装置であってもよい。この場合でも、反射部材２６と封止部５５あるいはベルト保持部材４０との位置関係を前述と同様に設けることで、上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置は、図１に示すようなカラープリンタに限らず、モノクロプリンタであってもよい。また、プリンタに限らず、複写機、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

２０ 定着装置
２１ 定着ベルト（定着部材）
２３ａ 中央ヒータ（加熱源）
２３ｂ 端部ヒータ（加熱源）
２６ 反射部材
２８ 固定遮蔽部材（端部遮蔽部材）
４０ ベルト保持部材（保持部材）
５０ ガラス管（管状部材）
５１ フィラメント（発熱体）
５４ 短絡用芯棒（芯部材）
５５ 封止部
５８ 規制部材
ｈ０ 周辺部
ｈ１、ｈ２ 発熱部
Ｎ ニップ部

特開２０１０－３２６２５号公報 特開２０１４－１８６２１１号公報 特開２０１５－６４５６０号公報

Claims (9)

1. 回転可能な定着部材と、
   前記定着部材を加熱する加熱源と、
   前記定着部材の幅方向端部側から中央側にわたって設けられ、前記加熱源からの輻射熱を前記定着部材に向けて反射する反射部材と、
   前記定着部材の幅方向両側をそれぞれ支持する側板とを有する定着装置であって、
   前記加熱源は、管状部材と、前記管状部材の内部に設けられた発熱体とを有し、
   前記管状部材は、前記管状部材の径が絞られた封止部を有し、
   前記定着部材の幅方向中央側を幅方向内側とし、幅方向端部側を幅方向外側とし、
   前記加熱源はさらに、前記管状部材の幅方向端部側の外表面をその外側から保持する保持部を幅方向両側にそれぞれ有し、
   前記封止部は、前記管状部材の幅方向両端部側であって、前記管状部材の前記保持部に保持される部分よりも幅方向内側に設けられ、
   一方の前記側板は、幅方向一方側の前記保持部を保持する規制部材を有し、他方の前記側板は幅方向他方側の前記保持部を保持する第一の保持部材を有し、
   前記規制部材および前記第一の保持部材は、前記側板に取り付けられる固定部を有し、
   前記規制部材は、前記固定部よりも幅方向外側に設けられた規制部を有し、
   前記規制部材に保持される前記保持部は、部分的に前記加熱源の径方向に突出して設けられ、前記規制部に前記加熱源の幅方向外側から当接する当接部を有し、前記第一の保持部材に保持される前記保持部は前記当接部を有さないことを特徴とする定着装置。
2. 前記定着部材の幅方向両端に挿入される挿入部を備え、前記定着部材を回転可能に保持する第二の保持部材をさらに有し、
   前記第二の保持部材は前記側板に支持される請求項１記載の定着装置。
3. 前記第二の保持部材の幅方向内側端部は、前記反射部材の幅方向外側端部よりも幅方向外側に設けられる請求項２記載の定着装置。
4. 前記第二の保持部材は、樹脂材料によって形成される請求項２または３記載の定着装置。
5. 前記定着部材の幅方向端部に、前記加熱源から前記第二の保持部材への熱を遮蔽する端部遮蔽部材を有する請求項２から４いずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記加熱源は、その幅方向において、中央側に設けられた前記定着部材を主に加熱する発熱部と、端部側に設けられた主たる発熱部分ではない周辺部とを有し、
   前記発熱部は、発熱体としてのフィラメントが前記加熱源の幅方向に渡って連続して密に巻かれた密巻部により形成され、
   前記周辺部は、前記加熱源の幅方向に渡って設けられる芯部材に前記フィラメントが巻き付けられて形成され、
   前記芯部材は、前記フィラメントよりも電気抵抗が小さい請求項１から５いずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記反射部材は、前記加熱源をその周方向に覆う様に設けられる請求項１から６いずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記規制部材は開口部を有し、
   前記保持部は前記開口部に挿入される請求項１から７いずれか１項に記載の定着装置。
9. 請求項１から８いずれか１項に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

Images